EP1341260A1 - Antenna for receiving satellite and/or terrestrial radio signals in cars - Google Patents

Abstract

The arrangement (0) has a combination of several dipole antennas (3) for receiving circularly or/and vertically polarized waves. The extent of the antenna combination is no greater than 3/4 of the wavelength in any direction. At least one changeover device (2) provided to form a diversity function is designed to feed at least two received diversity signals to at least one antenna connection for diversity reception (5) for selection of a more favorable reception signal (4) or signals.

Description

Translated fromGerman

Satellitenfünksignale in Satellitenrundfunksystemen - wie z.B. beim als SDARS bekanntenSatellitenrundfünksystem - werden in der Regel zirkular polarisiert abgestrahlt. Für Empfangsgebietemit im Wesentlichen reflexionsfreier Ausbreitung wird für den Empfang dieserSignale ein Richtdiagramm mit azimutalem Runddiagramm und einem Gewinn von ca. 3dBifür Elevationswinkel größer 20 bzw. 30 Grad gefordert. Antennen dieser Art sind - zusammenmit den Anforderungen an das Richtdiagramm - z.B. beschrieben in Patsiokas et al.: XMSatellite.; SAE 2001-01-1328; ISSN 0148-7191,3/2001. Die relativ hohe Gewinnforderung imBereich niedriger Elevationswinkel ist durch den aufgrund der Satellitenpositionen häufigauftretenden niedrigen Einfallswinkel der Satellitenfunkwellen bedingt.Satellite signals in satellite broadcasting systems - e.g. when known as SDARSSatellite rounding system - are usually radiated circularly polarized. For reception areaswith essentially reflection-free propagation is used to receive thisSignals a directional diagram with azimuthal round diagram and a gain of approx. 3dBirequired for elevation angles greater than 20 or 30 degrees. Antennas of this kind are - togetherwith the requirements for the directional diagram - e.g. described in Patsiokas et al .: XMSatellite .; SAE 2001-01-1328; ISSN 0148-7191,3 / 2001. The relatively high win in theLow elevation angle range is often due to satellite positionoccurring low incident angle of the satellite radio waves conditionally.

Zur Unterstützung der Versorgung durch Satellitenfunksignale in Satellitenrundfunksystemenist in besonderen Fällen, wie z.B. beim System SDARS, eine Zusatzversorgung durchterrestrische Funkstationen auf einer von der Satelliterifünkfrequenz geringfügig abweichendenSendefrequenz vorgesehen. Die terrestrisch ausgestrahlten Wellen sind vertikal polarisiert.Für den Empfang dieser Signale ist demnach azimutal ein Runddigramm der Empfangsantennemit erhöhtem Gewinn bei niedrigen Einfallswinkeln unter Verzicht auf hohe Gewinnwertebei Steilstrahlung - d.h. etwa das Richtdiagramm einer vertikalen linearen Antenne-anzustreben.Eine Kombinationsantenne dieser Art ist ebenso in der o.g. Literaturstelleangegeben. Die Zusatzversorgung durch die Aussendung des gleichen Informationsgehaltsvon terrestrischen Funkstationen, der den Empfänger geringfügig zeitversetzt erreicht, istinsbesondere für bewohnte Gebiete vorgesehen. Im Falle eines Abrisses der Satellitenfunkverbindung,bewirkt durch Abschattung infolge von Gebäuden, Bäumen etc., werden diegesamten Empfangsinformationen in der digitalen Ebene des Empfängers koordiniert undzum Rundfunksignal zusammengeführt. Zur weiteren Unterstützung der Übertragungssicherheitfür das Rundfunksignal ist bei den SDARS-Systemen jeweils der Empfang eines zweiten,zeitversetzten Satellitensignals gleichen Informationsgehalts im Interesse der Sicherstellungeines optimalen Empfangergebnisses vorgesehen.To support the supply of satellite radio signals in satellite broadcasting systemsis in special cases, such as with the system SDARS, a supplementary supply byTerrestrial radio stations at a slightly different from the satellite radio frequencyTransmitting frequency provided. The terrestrial radiated waves are vertically polarized.For the reception of these signals is therefore azimuthally a round-digram of the receiving antennawith increased profit at low angles of incidence, waiving high profit valuesin the case of steep radiation - i. for example, aiming at the directional diagram of a vertical linear antenna.A combination antenna of this kind is also in the o.g. referencespecified. The supplementary care by sending the same information contentterrestrial radio stations, which reaches the receiver slightly delayedintended especially for inhabited areas. In the case of a demolition of the satellite radio link,caused by shading due to buildings, trees, etc., are thecoordinated reception information in the digital level of the receiver andmerged to broadcast signal. To further support transmission securityfor the broadcasting signal, in the case of the SDARS systems, the reception of a second,time offset satellite signal of the same information content in the interest of ensuringan optimal result of receiving provided.

Insbesondere in urbanen Gebieten überlagern sich häufig einer direkt vom Satelliteneinfallenden Welle an Gegenständen gestreute Wellen, so dass sich eine Rice-Verteilung und häufig sogar - bei Abriss der direkten Sichtverbindung zu einem Satelliten - eine Rayieigh-Verteilungder Antennen-Empfangssignale einstellt. Messungen haben gezeigt, dass derdadurch entstehende lokale Signalschwund (Fadings) auch bei Frequenzen um 2,3 GHzaufgrund der Tiefe der Signaleinbrüche und aufgrund der niedrigen Signalpegel derSatellitenfünksignale im Empfänger zu einem erheblichen Informationsverlust führen kann.Obgleich diesen Effekten z.B. bei SDARS-Systemen mit Hilfe der Mehrfachversorgung mitzwei Satellitensignalen und in urbanen Gebieten mit terrestrischer Zusatzversorgungentgegengewirkt wird, kommt es nicht selten zum Abriss der Funkverbindung, derenWiederaufbau infolge der notwendigen Koordinierung und Synchronisation der einzelnempfangenen Informationsanteile im Empfänger eine störende Zeitdauer in Anspruch nimmt.In urban areas in particular, one often overlaps one directly from the satelliteincident wave of objects scattered waves, so that a Rice distribution andoften even - in demolition of direct line of sight to a satellite - a Rayieigh distributionthe antenna receive signals sets. Measurements have shown that theresulting local signal fading (fading) even at frequencies around 2.3 GHzdue to the depth of the signal dips and due to the low signal level of theSatellite signals in the receiver can lead to a significant loss of information.Although these effects e.g. for SDARS systems using the multiple supply withtwo satellite signals and in urban areas with supplementary terrestrial supplycounteracted, it is not uncommon for the demolition of the radio link whoseReconstruction as a result of the necessary coordination and synchronization of the individualreceived information shares in the receiver takes a disturbing period of time.

Messungen von Empfangspegeln haben im urbanen Gebiet Pegelschwankungen ergeben,welche beispielhaft in Fig. 1a dargestellt sind. Die dargestellte Rayleighverteilung besitzteinen Pegelmittelwert U_m. Wird die mit U_n bezeichnete Rauschschwelle vom aktuellen Pegelunterschritten, so tritt Störung auf. Die Störwahrscheinlichkeit p_s beschreibt die Summe derrelativen Zeitintervalle in der eine Störung während einer Fahrt auftritt.Measurements of reception levels have resulted in level fluctuations in the urban area, which are shown by way of example in FIG. 1a. The Rayleigh distribution shown has a mean level U_m . If the noise threshold denoted by U_n falls below the current level, interference occurs. The interference probability p_s describes the sum of the relative time intervals in which a disturbance occurs during a journey.

Der Nachteil einer Empfangsanlage mit einer Antenne für Zirkularpolarisation und ggfs. einerAntenne für Vertikalpolarisation mit getrennten Ausgängen besteht darin, dass sowohl imSatellitenempfangssignal als auch im terrestrischen Empfangssignal in gestörten GebietenPegeleinbrüche der in Fig. 1 gezeigten Art und Grössenordnung auftreten können. ZurUntermauerung dieser Feststellung sind in Fig. 3 die gemessene Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungdes Empfangspegels und eine theoretisch gewonnene Rayleighverteilung gleichenEffektivwerts Um gegenübergestellt.The disadvantage of a receiving system with an antenna for circular polarization and, if necessary, aAntenna for vertical polarization with separate outputs is that both inSatellite reception signal as well as in the terrestrial received signal in disturbed areasLevel dips of the type and magnitude shown in Fig. 1 may occur. toUnderpinning this finding, in Fig. 3, is the measured probability density distributionof the reception level and a theoretically obtained Rayleigh distribution sameRMS value compared to.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einer Empfangsanordnung gemässdem Oberbegriff des Hauptanspruchs diesen Nachteil zu vermeiden und sowohl in Gebietenmit ungestörtem Welleneinfall als auch in Gebieten mit Mehrwegeausbreitung die Störwahrscheinlichkeiterheblich zu reduzieren und somit die Signalqualität erheblich zu verbessern.Object of the present invention is therefore, according to a receiving arrangementThe preamble of the main claim to avoid this disadvantage and both in areaswith undisturbed wave incidence as well as in areas with multipath propagation, the probability of disturbancesignificantly reduce and thus significantly improve the signal quality.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchsgelöst.This object is achieved by the characterizing part of the main claimsolved.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren beschrieben.The invention will be described with reference to the following figures.

Es zeigt:

Fig. 1: Definition der Störwahrscheinlichkeit p, der Signalqualität q und der Diversityeffizienzn an Hand des zeitabhängigen Pegelverlaufs

Fig. 2: Signalverläufe von drei verschiedenen Antennensignalen und deren Hüllkurve inAbhängigkeit vom durchfahrenen Weg s.

Fig. 3: Vergleich der Wahrscheinlichkeitsdichte des Pegelverlaufs von gemessenen undtheoretischen Werten.

Fig. 4a: Erfindungsgemäße Antennenanordnung.

Fig. 4b: Ähnlich Fig. 4a, ergänzt um Empfänger für terrestrischen und Satellitenempfang.

Fig. 5a: Vertikaldiagramm eines Rahmens mit Dipolcharakter über leitender Ebene

Fig. 5b: Vertikaldiagramm eines Rahmens mit Unterbrechungsstellen und kapazitivenElementen über leitender Ebene

Fig. 6a: Horizontaldiagramm eines elektrischen Dipols über leitendem Grund.

Fig. 6b: Vertikaldiagramm des rechts oben dargestellten Dipols und dessen links obendargestellten dreidimensionalen Richtdiagramms.

Fig. 7a bis c: Vertikale Richtdiagramme verschieden ausgeführter Antennen von Typ"inverted-V"

Fig. 8a, b: Horizontal- und Vertikaldiagramm einer rechts oben dargestellten U-adcockantenneüber leitender Ebene und deren links oben dargestellten dreidimenionalenRichtdiagramm.

Fig. 9: Erfindungsgemäße Antennenanordnung mit Dipolcharakter mit terrestrischemAnschlußtor und Satelliten-Anschlußtor und einer Umschaltvorrichtung

Fig. 10: Erfindungsgemäße Antennenanordnung mit Dipolcharakter mit terrestrischemAnschlusstor und Satelliten-Anschlusstor und einer Umschaltvorrichtung sowie im Vergleichzu Fig. 9 weiteren Anschlusstoren.

Fig. 11: Relative Amplitude und Phasengang von erfindungsgemäßen Antennen mitDipolcharakter über dem Azimutwinkel Φ.

Fig. 12: Erfindungsgemäße Antennenanordnung mit Dipolcharakter mit Dipolen vom Typ"inverted-V" und einer hochfrequenten Trennung zur Auskopplung des terrestrischenEmpfangssignals

Fig. 13: Signal-Rauschabstand SND im Diversitymode in Abhängigkeit des Signa1-Rauschabstandeiner Einzelantenne SND_s für verschiedene Werte der Diversityeffizienz n.

Fig. 14: Fehlerwahrscheinlichkeit im Diversitymode in Abhängigkeit des Signal-Rauschabstandeiner Einzelantenne SND_s für verschiedene Werte der Diversityeffizienz n undmathematische Ableitung.

Fig. 15: Erfindungsgemäße Antennenanordnung mit voneinander unabhängigen Diversitysystemenfür den Satellitenempfang und den terrestrischen Empfang mit jeweiligem Zugriffauf alle verfügbaren Antennensignale

It shows:

1: Definition of the interference probability p, the signal quality q and the diversity efficiency n on the basis of the time-dependent level profile

Fig. 2: waveforms of three different antenna signals and their envelope in response to the traversed path s.

FIG. 3: Comparison of the probability density of the level profile of measured and theoretical values.

Fig. 4a: Antenna arrangement according to the invention.

Fig. 4b: Similar to Fig. 4a, supplemented with receivers for terrestrial and satellite reception.

Fig. 5a: Vertical diagram of a frame with dipole character over a conducting plane

Fig. 5b: Vertical diagram of a frame with interruption points and capacitive elements over a conducting plane

Fig. 6a: Horizontal diagram of an electric dipole over a conductive background.

6b shows a vertical diagram of the dipole shown at the top right and its three-dimensional directional diagram shown at the top left.

7a to c: vertical directional diagrams of differently executed antennas of the "inverted-V" type

Fig. 8a, b: Horizontal and vertical diagram of a U-adcockantenne shown above right above the conducting level and their top left three-dimensional radiation pattern.

Fig. 9: Antenna device according to the invention with dipole character with terrestrial connection port and satellite port gate and a switching device

10 shows antenna arrangement according to the invention with a dipole character with a terrestrial connection port and satellite connection port and a switching device and in comparison with FIG. 9 further connection ports.

Fig. 11: Relative amplitude and phase response of antennas according to the invention with dipole character over the azimuth angle Φ.

Fig. 12: Antenna device according to the invention with dipole character with dipoles of the type "inverted-V" and a high-frequency separation for coupling the terrestrial received signal

13 shows the signal-to-noise ratio SND in the diversity mode as a function of the signal-to-noise ratio of a single antenna SND_s for different values of the diversity efficiency n.

FIG. 14: Error probability in the diversity mode as a function of the signal-to-noise ratio of a single antenna SND_s for different values of the diversity efficiency n and mathematical derivation.

Fig. 15: Antenna arrangement according to the invention with independent diversity systems for satellite reception and terrestrial reception with respective access to all available antenna signals

Erfindungsgemäß ist es möglich, bei solchen Antennen der vorgegebenen Art, welche ausAntennen mit Dipolcharakter kombiniert sind und welche zur Erzeugung eines Richtdiagrammsfür Zirkularpolarisation für Satellitenempfang mit Phasenelementen zusammengeschaltetsind bzw. zum Empfang terrestrischer Signale vertikale Monopole besitzen, eineDiversityfünktion herzuleiten. In Fig. 2 sind typische Pegelverläufe A1 bis A3 von drei getrenntaus einer derartigen Antenne herausgeführten Empfangssignalen unterschiedlicher Antennenmit Dipolcharakter dargestellt. Die stark ausgezogene Hüllkurve kennzeichnet das jeweilsstärkste Signal, welches mit Hilfe eines Diversityprozessors und einer Umschaltvorrichtung2 ausgewählt und zum Empfänger durchgeschaltet werden kann. Die Erfindung bestehtsomit darin, die einzelnen Antennen in der aus Antennen mit Dipolcharakter kombiniertenAntenne als getrennte voneinander hinreichend dekorrelierte Antennen nutzbar zu machen.According to the invention, it is possible in such antennas of the predetermined type, which fromAntennas are combined with dipole character and which for generating a directional diagramfor circular polarization for satellite reception interconnected with phase elementsor have to receive terrestrial signals vertical monopolies, aDerive diversity function. In Fig. 2 typical level curves A1 to A3 are separated from threefrom such an antenna led out receiving signals of different antennasshown with dipole character. The strongly drawn envelope characterizes thisstrongest signal, which with the help of a diversity processor and aswitching device2 selected and can be switched through to the receiver. The invention existsThus, the individual antennas combined in the antenna with dipole characterAntenna can be used as separate mutually sufficiently decorrelated antennas.

In Fig. 4a ist eine Empfangsantennenanordnung 0 in der einfachsten Form der Erfindungdargestellt. Hierin ist 1 eine Empfangsantenne, wie sie für den Empfang von zirkularpolarisierten Satellitensignalen am Satelliten-Anschlusstor 6 und von vertikal polarisiertenterrestrischen Signalen am terrestrischen Anschlusstor 7 gestaltet ist. Erfindungsgemäß ist esnun möglich, in Gebieten mit Mehrwegeausbreitung, bedingt durch die an den beiden Torendekorreliert auftretenden Pegeleinbrüche das bessere terrestrische Signal am Satelliten-Anschlusstor6 und umgekehrt das günstigere Satellitenempfangssignal am terrestrischenAnschlusstor 7 zu entnehmen. Dies geschieht erfindungsgemäß mit Hilfe einer Umschaltvorrichtung2, welche das günstigere Empfangssignal 4 der Antennenanschlussstelle fürDiversity-Empfang 5 zuleitet. Wie bei geschalteten Diversityantennen üblich, wird dieUmschaltvorrichtung 2 entsprechend aus dem Empfänger angesteuert. Für einen Satellitenfunkmit kombinierter terrestrischer Unterstützung kommt deshalb ein Empfänger zurAnwendung, welcher einen Satellitenempfänger 18 und einen terrestrischeri Empfänger 19mit jeweils getrenntem Eingang besitzt, wobei jeder Eingang mit einer entsprechendenAntenne für Satellitenempfang und für terrestrischen Empfang verbunden ist.In Fig. 4a, a receiveantenna array 0 is in the simplest form of the inventionshown. Here, 1 is a receiving antenna, as it is for receiving circularpolarized satellite signals at thesatellite port gate 6 and from vertically polarizedterrestrial signals at theterrestrial Anschlusstor 7 is designed. It is according to the inventionnow possible, in areas with multipath, due to the two gatesdecorrelated occurring level drops the better terrestrial signal at thesatellite port gate6 and vice versa the cheaper satellite reception signal on the terrestrialTake connection port 7. This is done according to the invention by means of aswitching device2, which the cheaper receivedsignal 4 of the antenna connection point forDiversity reception 5 forwarded. As usual with switched diversity antennas, theSwitching device 2 driven accordingly from the receiver. For a satellite radioWith combined terrestrial support, therefore, a recipient comes toApplication comprising asatellite receiver 18 and aterrestrial receiver 19each having a separate input, each input having a corresponding oneAntenna for satellite reception and for terrestrial reception is connected.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird deshalb wie in Fig. 4b eine Umschaltvorrichtung2 verwendet. In der Umschaltvorrichtung 2 ist eine erste Umschaltvorrichtung 2aund eine zweite Umschaltvorrichtung 2b zur diversitätsmässigen Auswahl des günstigerenEmpfangssignals 4 vorhanden. Der Ausgang jeder dieser Umschaltvorrichtungen 2a, 2b istjeweils dem entsprechenden Eingang, d.h. dem terrestrischen Empfänger 19 bzw. demSatellitenempfänger 18 zugeführt. Damit stehen für beide Empfängereingänge sowohl dieSignale am Satelliten-Anschlusstor 6 als auch am terrestrischen Anschlusstor 7 derEmpfangsantenne 1 alternativ zur Auswahl durch den Diversityprozessor 22 zur Verfügung.In an advantageous embodiment of the invention, therefore, as in Fig. 4b, aswitching device2 used. In theswitching device 2 is a first switching device 2aand a second switching device 2b for diversity selection of the lower oneReceiving signal 4 available. The output of each of these switching devices 2a, 2b iseach corresponding input, i. theterrestrial receiver 19 or theSatellite receiver 18 supplied. This means both the receiver receiptsSignals at thesatellite port gate 6 as well as at theterrestrial port gate 7 of theReceiveantenna 1 alternatively for selection by thediversity processor 22 is available.

Im Folgenden werden Grundformen von Antennen mit Dipolcharakter beschrieben, welchekombiniert mit einer um 90 Grad räumlich gedrehten ähnlichen Antenne und durch Überlagerungderen Empfangssignale mit einem Phasenunterschied von 90 Grad ein Richtdiagrammfür Zirkularpolarisation ergeben. Hierbei wird für das zirkular polarisiert empfangene Signalazimutal stets ein Runddiagramm gefordert. Für unterschiedliche Satellitenbahnen werden jedochhäufig unterschiedliche Vertikaldiagramme gefordert. Alle im Folgenden beschriebenenAntennenformen sind für eine Anwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet.The following describes basic shapes of antennas with dipole character, whichcombined with a 90 degree spatially rotated similar antenna and by superpositiontheir received signals with a phase difference of 90 degrees is a directional diagramfor circular polarization. This is for the circularly polarized received signalazimuthally always required a round diagram. For different satellite orbits, howeveroften required different vertical diagrams. All described belowAntenna shapes are suitable for use in the present invention.

Z.B. zeigt Fig. 5a einen über leitender Ebene befindlichen Rahmendipol mit winkelunabhängigemElevationsdiagramm. Ein ähnlicher Rahmen ist in Fig. 5b gezeigt, welcher durchsymmetrische Einbringung von geeignet kapazitiv beschalteten Trennstellen das darunterersichtliche Vertikaldiagramm besitzt. Die Abschwächung dieses Diagramms im Bereich desZenitwinkels bewirkt nach Zusammenschalten mit einem gleichen, räumlich um 90 Gradgedrehten und in der Phase um 90 Grad versetzten Rahmendipol ein gewünschtes, in weitenBereichen vom Azimutwinkel unabhängiges Vertikaldiagramm. Auf ähnliche Weise wirderfindungsgemäß ein Horizontaldipol über leitender Ebene wie in Fig. 6 eingesetzt, mit einemHorizontaldiagramm wie in Fig. 6a und einem Vertikaldiagramm wie in Fig. 6b. Modifikationeneines solchen Dipols sind in Fig. 7a bis 7c dargestellt, welche eine wesentliche vertikaleKomponente zur geeigneten Gestaltung des Vertikaldiagramms besitzen. Hierbei gilt esinsbesondere, die überhöhte Strahlung im Zenitbereich des als Inverted-V bekannten Dipolsin Fig. 7a zu reduzieren. Schliesslich kann zur Gestaltung eines zirkular polarisierten Diagrammsauch das in Fig. 8 dargestellte Monopolpaar über leitender Ebene, welches in der Literaturunter dem Namen U-Adcock bekannt ist, dienen. Neben dem räumlichen Diagrammsind in Fig. 8a das Horizontaldiagramm und in Fig. 8b das Vertikaldiagramm dieser Anordnungdargestellt.For example, FIG. 5a shows a frame dipole with an angle-independent, via a conducting plane. FIGElevation chart. A similar frame is shown in FIGSymmetrical introduction of suitable capacitive interconnecting separation points underneathhas an apparent vertical diagram. The weakening of this diagram in the area of theZenitwinkels causes after interconnecting with a same, spatially by 90 degreesrotated and in phase by 90 degrees offset frame dipole a desired, in wideAreas of the azimuth angle independent vertical diagram. In a similar wayAccording to the invention, a horizontal dipole over a conductive plane as shown in Fig. 6, with aHorizontal diagram as in Fig. 6a and a vertical diagram as in Fig. 6b. modificationsof such a dipole are shown in Figs. 7a to 7c which show a substantial verticalHave component for suitable design of the vertical diagram. Here it appliesin particular, the excessive radiation in the zenith region of the dipole known as inverted-Vto reduce in Fig. 7a. Finally, to design a circularly polarized diagramalso the monopole pair shown in Fig. 8 above the conducting level, which in the literatureknown under the name U-Adcock serve. Next to the spatial diagram8a is the horizontal diagram in FIG. 8a and the vertical diagram of this arrangement in FIG. 8bshown.

Sämtliche in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Grundformen von Antennendipolen D1, D2besitzen im Wesentlichen von der Elevation unabhängig ein azimutales Richtdiagramm,welches bezogen auf eine Raumrichtung des Dipols ein cosinusförmiges Richtdiagrammbeschreibt, wie es in den Figuren 6a und 8a dargestellt ist. Durch Versetzen der Raumrichtungender Antennendipole D1 und D2 und durch Überlagerung der Empfangsspannungenmit einem Phasenunterschied von 90 Grad ergeben sich somit die gewünschten zirkularpolarisierten Richtdiagramme mit azimutaler Rundstrahlung mit allen betrachteten Dipolantennendieser Art. Der Unterschied der zirkular polarisierten Richtdiagramme beschränktsich somit auf das Vertikaldiagramm.All shown in Figures 5 to 8 basic forms of antenna dipoles D1, D2have an azimuthal directional diagram, essentially independent of the elevation,which relates to a spatial direction of the dipole a cosinusoidal directional diagramdescribes as shown in Figures 6a and 8a. By moving the spatial directionsthe antenna dipoles D1 and D2 and by superposition of the receiving voltageswith a phase difference of 90 degrees, this results in the desired circularpolarized directional patterns with azimuthal omnidirectional radiation with all considered dipole antennasthis kind. The difference of the circularly polarized directional diagrams limitedthus on the vertical diagram.

Fig. 9 zeigt eine Empfangsantennenanordnung 0 nach der Erfindung, deren Empfangsantenne1 unter Verwendung einer Rahmendipolantenne wie in Fig. 5a gestaltet ist. Zur Gestaltungeines Satelliten-Anschlusstors 6 wird die Rahmenantenne mit Hilfe von Lambda/2 langenLeitungen symmetriert und die so gewonnenen Rahmenspannungen gegeneinander in derPhase um 90 Grad gedreht und summiert, so dass das zirkular polarisierte Richtdiagramm amSatelliten-Anschlusstor 6 gebildet ist. Aufgrund der Symmetrie kann entlang der vertikalen Mittellinie 11 eine vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakter M eingebracht werden,welche an ihrem unteren Ende ein terrestrisches Anschlusstor 7 enthält. Erfindungsgemäßwerden, ähnlich wie in Fig. 4a bereits beschrieben, das Satelliten-Anschlusstor 6 und dasterrestrische Anschlusstor 7 mit den Eingängen der Umschaltvorrichtung 2 verbunden, so dassan derem Ausgang an der Antennenanschlussstelle für Diversity-Empfang 5 beide Signalealternativ für die Diversityfunktion gebildet werden.Fig. 9 shows a receivingantenna arrangement 0 according to the invention, its receivingantenna1 using a frame dipole antenna as shown in Fig. 5a. To the designof asatellite port gate 6, the loop antenna is lambda / 2 longLines balanced and the frame voltages thus obtained against each other in thePhase rotated 90 degrees and summed so that the circular polarized directional diagram atSatellite connection port 6 is formed. Due to the symmetry can be along the verticalCenter line 11 a vertically polarized antenna with dipole character M are introduced,which contains at its lower end aterrestrial Anschlusstor 7. According to the inventionbe similar to the already described in Fig. 4a, thesatellite connection port 6 and theterrestrial Anschlußusstor 7 connected to the inputs of theswitching device 2, so thatat derem output at the antenna connection point for diversity reception 5 both signalsalternatively be formed for the diversity function.

In einer vorteilhaften Weiterführung der Erfindung wird eine Umschaltvorrichtung 2 wie inFig. 4 eingesetzt, um sowohl für den Satellitenempfänger 18 und den terrestrischen Empfänger19 eine Diversityfunktion mit dieser Antennenform herbeizuführen. Hierbei werden zurBildung von zusätzlichen diversitätsmässigen Empfangssignalen weitere Umschaltvorrichtungen2 verwendet, welche derart gestaltet und in die Empfangsantennenanordnung 0 eingebrachtsind, dass die Überlagerung der Dipolempfangssignale 13 mit 90 Grad Phasenunterschieddurch Umschaltung unterbrochen ist und an einem gesonderten Dipolausgang A1 bzw.A2 durch anwählbare Umschaltung alternativ verfügbar sind. Dadurch wird die Anzahl dervoneinander unabhängigen verfügbaren Signale wesentlich erhöht.In an advantageous embodiment of the invention, aswitching device 2 as inFig. 4 is used to both for thesatellite receiver 18 and theterrestrial receiver19 to bring about a diversity function with this antenna form. Here are theFormation of Additional Diversity Received SignalsFurther Switching Devices2 is used, which is designed and introduced into the receivingantenna assembly 0are that the superposition of theDipolempfangssignale 13 with 90 degrees phase differenceis interrupted by switching and at a separate dipole A1 orA2 are alternatively available through selectable switching. This will reduce the number ofsignificantly increased independent of each other available signals.

Mit der Erfindung ist das Ziel verbunden, die Diversityeffizienz möglichst groß zu gestalten,so dass die oben diskutierte Fehlerwahrscheinlichkeit P_d nennenswert reduziert wird. Letztereist in Fig. 1 definiert, woraus sich im Vergleich zur Fehlerwahrscheinlichkeit mit einer Einzelantennedie Diversityeffizienz n des Antennendiversitysystems ergibt. Die Störwahrscheinlichkeitwird durch Einsatz einer Diversityfünktion zu P_d reduziert, wie dies nach Fig. 1ebenso definiert ist. Somit ist die Diversityeffizienz n gegeben als das Verhältnis der Signalqualitätq_d im Diversitymodus zu q_s im Einzelantennenmodus bei einer Fahrt in demselbenRayleigh-Empfangsfeld. Die Signalqualität ist ebenso in Fig. 1 definiert.The aim of the invention is to make the diversity efficiency as large as possible, so that the error probability P_d discussed above_is significantly reduced. The latter is defined in FIG. 1, which results in the diversity efficiency n of the antenna diversity system compared to the error probability with a single antenna. The interference probability is reduced to P_d by using a diversity function, as also defined in FIG. 1. Thus, the diversity efficiency n is given as the ratio of the signal quality q_d in the diversity mode to q_s in the single antenna mode when traveling in the same Rayleigh reception field. The signal quality is also defined in FIG.

Eine nennenswerte Diversityeffizienz setzt die Unabhängigkeit der einzelnen Empfangssignalevoneinander voraus. Für die dargestellten erfindungsgemäßen Empfangsantennenanordnungen0 ergeben sich im Rayleigh-Empfangsfeld vergleichsweise hohe Werte für n aufgrund derUnterschiedlichkeit der auf eine Raumrichtung bezogenen azimutalen Richtdiagramme bzw.der unterschiedlichen azimutalen Phasenverläufe der einzelnen Antennen mit Dipolcharakter.Grundformen dieser Diagramme einer Antenne in Fig. 10 sind für die Dipole 1 (AnschlussA1) und Dipol 2 (Anschluss A2), dem Anschluss für Zirkularpolarisation (Anschluss A3) und dem Monopol (Anschluss A4) in Fig. 11 oben für die relative azimutale Amplitudenabhängigkeitund in Fig. 11 unten für die azimutale Phasenabhängigkeit dargestellt.An appreciable diversity efficiency sets the independence of the individual received signalsahead of each other. For the illustrated receiving antenna arrays according to theinvention0 result in the Rayleigh reception field comparatively high values for n due to theDifference of the azimuth directional diagrams related to a spatial directionthe different azimuthal phase curves of the individual antennas with dipole character.Basic forms of these diagrams of an antenna in Fig. 10 are for the dipoles 1 (terminalA1) and dipole 2 (connection A2), the connection for circular polarization (connection A3) andthe monopole (port A4) in Figure 11 above for relative azimuthal amplitude dependenceand in Fig. 11 below for azimuthal phase dependence.

Im Sinne einer Erweiterung der Diversityfünktion einer derartigen Empfangsantennenanordnung0 werden deshalb in Fig. 10 erfindungsgemäß die Empfangsspannungen beider DipoleD1 und D2 der Antenne in Fig. 9 getrennt für die Diversityfunktion zusätzlich zur Verfügunggestellt. Hierzu sind weitere Umschaltvorrichtungen 2 eingebracht zur Bildung von zusätzlichendiversitätsmäßig unabhängigen Empfangssignalen, welche derart gestaltet und in dieEmpfangsantennenanordnung 0 eingebracht sind, dass die Überlagerung der Dipolempfangssignale13 mit 90 Grad Phasenunterschied durch Umschaltung unterbrochen ist und dieDipolempfangssignale 13 an den gesonderten Dipolausgängen A1 und A2 durch anwählbareUmschaltung alternativ verfügbar sind. Dadurch wird die erreichbare Diversityeffizienz nerheblich gesteigert.In the sense of expanding the diversity function of such a receiveantenna arrangement0 are therefore in Fig. 10 according to the invention, the receiving voltages of both dipolesD1 and D2 of the antenna in Fig. 9 are separately available for the diversity functionposed. For this purpose, further switchingdevices 2 are introduced to form additionaldiversity-independent reception signals, which designed and in theReceiving antenna arrangement 0 are introduced, that the superposition of the dipole receivesignals13 with 90 degrees phase difference is interrupted by switching and theDipoleempfangssignale 13 at the separate dipole outputs A1 and A2 by selectableSwitching alternatively available. This makes the achievable diversity efficiency nconsiderably increased.

In einer ebenso leistungsfähigen Empfangsantennenanordnung 0 nach der Erfindung wirdeine Antenne mit im Wesentlichen horizontalen Dipolen über einer horizontal orientiertenleitenden Grundfläche 9 eingesetzt, wobei zur Gestaltung einer vertikal polarisierten Antennemit Dipolcharakter M der Träger der symmetrisch gespeisten Dipole D1 und D2 durch hochfrequenteTrennung 21 im Fußpunkt dieses Trägers das mit A4 bezeichnete terrestrischeAnschlusstor 7 gebildet ist (Fig. 12).In an equally powerfulreceiving antenna arrangement 0 according to the inventionan antenna with substantially horizontal dipoles over a horizontally oriented oneconductive base 9 used, wherein the design of a vertically polarized antennawith dipole character M the carrier of the symmetrically fed dipoles D1 and D2 by high-frequencySeparation 21 at the base of this carrier the terrestrial designatedA4Connection gate 7 is formed (Fig. 12).

Obgleich sich an beiden Ausgängen A3 und A4 azimutaler Rundempfang der Signalamplitudeneinstellt, sind die azimutalen Phasengänge der Signale an beiden Ausgängen grundsätzlichunterschiedlich. In Fig. 11 sind die azimutalen Phasengänge mit der linear mit demAzimutwinkel sich ändernden Phase am Ausgang der Summationsschaltung A3 und demazimutal unabhängigen Phasengang am Ausgang A4 angegeben. Bei Selektion des stetsgrösseren der beiden Signale mit einem Schaltdiversity in einem im Rayleigh-Empfangsfeldbewegten Fahrzeug ergibt sich eine Diversitätswirkung von n = 1.9 Antennen. Hierbei giltangenähert der Zusammenhang p_d=p_s², wobei p_d die durch Signalfading bedingte Störauftrittswahrscheinlichkeitim 2-Antennen-Diversity-Modus und p_e die Störauftrittswahrscheinlichkeitim Einzel-Antennen-Modus desselben Rayleighfelds beschreibt. Damit ist die Reduktionder Fehlerwahrscheinlichkeit gegeben durch:Fred = pd/pe = Pe(n-1)Although azimuthal round reception of the signal amplitudes occurs at both outputs A3 and A4, the azimuthal phase responses of the signals at both outputs are fundamentally different. In Fig. 11, the azimuthal phase responses are given with the linearly changing with the azimuth angle phase at the output of the summing circuit A3 and the azimuthally independent phase response at the output A4. Selection of the ever larger of the two signals with a switching diversity in a vehicle moved in the Rayleigh receiving field results in a diversity effect of n = 1.9 antennas. In this case, approximately the relationship p_d = p_s² applies, where p_{d describes} the signal occurrence due to the occurrence of interference in the 2-antenna diversity mode and p_e the disturbance probability in the single antenna mode of the same Rayleigh field. Thus, the reduction of the error probability is given by: F red = p d / p e = P e (N-1)

Ferner sind zwei weitere Diversity-Antennenausgänge A1 und A2 gestaltet. Zusammen mitdem Ausgang A3 für zirkular polarisierte Signale und dem Ausgang A4 für azimutalen Rundempfangstehen demnach bis zu 3 diversitätsmäßige Signale zur Verfügung. Die nachfolgenddargestellte Tabelle zeigt die Zahl n der äquivalenten statistisch voneinander unabhängigenSignale gemäss der o.g. Definition bei Verwendung der an den betreffenden Ausgängen auftretendenSignale in einer Schaltdiversityanordnung.Furthermore, two further diversity antenna outputs A1 and A2 are designed. Along withthe output A3 for circularly polarized signals and the output A4 for azimuthal round receptionTherefore, up to 3 diversity signals are available. The followingThe table shown shows the number n of the equivalent statistically independent onesSignals according to the o.g. Definition when using the outputs occurring at the respective outputsSignals in a switching diversity arrangement.

In Folge der Unterschiedlichkeit dieser Diagramme in Fig. 11 ergeben sich z.B. für dieAnschlüsse A1 bis A4 für eine Antennenanordnung in Fig. 10 die folgenden Werte für dieDiversityeffizienz sowohl für die terrestrischen Signale als auch für nicht zu hohe Elevationder einfallenden Satellitensignale.Verwendete Ausgängen A1, A21,95 A1 A31,5 A1  A41,94  A2, A3,1,5  A2, A41,9   A3, A41,9 A1, A2, A3, A43,1As a result of the differences between these diagrams in FIG. 11, the following values for the diversity efficiency for both the terrestrial signals and for not too high elevation of the incident satellite signals result, for example, for the connections A1 to A4 for an antenna arrangement in FIG. Used outputs n A1, A2 1.95 A1 A3 1.5 A1 A4 1.94 A2, A3, 1.5 A2, A4 1.9 A3, A4 1.9 A1, A2, A3, A4 3.1

Zur Darstellung des mit der Erfindung erreichten Fortschritts ist in Fig. 13 die FehlerwahrscheinlichkeitP_d im Diversitymodus in Abhängigkeit von SND_s dargestellt. Hierin wird mitSND_s der Signal-Rauschabstand als der Abstand in dB zwischen dem Effektivwert eines imRayleighfeld mit einer Einzelantenne empfangenen Pegels U_m und der Rauschschwelle U_minbezeichnet. Diese Gesetzmässigkeit lässt sich aus den in Fig. 14 angegebenen Beziehungenherleiten, wobei U_n die Rauschspannung und SNR_min einen minimal geforderten Signalrauschabstanddarstellen. Diese Reduktion der Störwahrscheinlichkeit lässt sich als einefiktive Anhebung des mit SND bezeichneten Signal-Rauschabstands auffassen, der einerEinzelantenne bei gleicher Störwahrscheinlichkeit auf derselben Wegstrecke angebotenwerden müsste. Bei einer vorgegebenen Rauschspannung U_n bedeutet dies eine fiktiveAnhebung des Effektivwerts U_m um den in Fig. 13 angegebenen Betrag. Diese Anhebung istwiederum eine Funktion von SND_s und ist in Fig. 13 für verschiedene Werte von ndargestellt. Schon der Verlauf von der Funktion für n = 2 - also z.B. bei ausschließlicher Verwendung der Anschlüsse A3 und A4 - zeigt eine nennenswerte Verbesserung derEmpfangssituation im Diversitymodus.To illustrate the progress achieved with the invention, the error probability P_d in diversity mode is shown in FIG. 13 as a function of SND_s . Herein, SND_s denotes the signal-to-noise ratio as the distance in dB between the rms value of a level U_m received in the Rayleigh field with a single antenna and the noise threshold U_min . This law can be deduced from the relationships given in FIG. 14, where U_{n represents} the noise voltage and SNR_min a minimum required signal-to-noise ratio. This reduction of the interference probability can be considered as a fictitious increase in the SND signal-to-noise ratio, which would have to be offered to a single antenna with the same probability of interference on the same route. For a given noise voltage U_n , this means a fictitious increase of the effective value U_m by the amount indicated in FIG. This boost, in turn, is a function of SND_s and is shown in FIG. 13 for various values of n. Even the course of the function for n = 2 - that is, for example, exclusively using the ports A3 and A4 - shows a significant improvement in the reception situation in diversity mode.

In Bild 15 ist angedeutet, auf welche Weise durch Verstärker 20 sichergestellt werden kann,dass die an den einzelnen Toren auftretenden Impedanz- und Belastungszustände dieEmpfangssignale nicht beeinträchtigen sowie die Leistungsteilung unbeschadet zuermöglichen. Ferner ist es erfindungsgemäß sinnvoll, für die Umschaltvorgänge selbstbenötigten Sperr- und Durchlasselemente steuerbare Dioden vorzusehen.Figure 15 indicates howamplifier 20 can be used to ensurethat occurring at the individual gates impedance and load conditions theDo not interfere with received signals and the power distribution without prejudice toenable. Furthermore, it is useful according to the invention, for the switching operations themselvesrequired blocking and passage elements to provide controllable diodes.

Liste der BezeichnungenList of terms

Empfangsantennenanordnung 0Receivingantenna arrangement 0

Empfangsantenne 1Receivingantenna 1

Umschaltvorrichtung 2Switching device 2

Antennen mit Dipolcharakter 3, D1, D2Antennas withdipole character 3, D1, D2

günstigeres Empfangssignal 4cheaper reception signal 4

Antennenanschlussstelle für Diversity-Empfang 5Antenna connection point for diversity reception 5

Satelliten-Anschlusstor 6Satellite connection gate 6

terrestrisches Anschlusstor 7terrestrial connection gate 7

vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakter (M)vertically polarized antenna with dipole character (M)

Rahmenantennen 8Frame antennas 8

horizontal orientierten leitenden Grundfläche 9horizontally orientedconductive base 9

elektrische Dipole 10electric dipoles 10

vertikalen Mittellinie 11vertical centerline 11

vertikale Monopolantenne Mvertical monopole antenna M

Symmetriepunkt SSymmetry point S

inverted V- Dipols 12inverted V-dipoles 12

Dipol-Empfangssignale 13Dipole received signals 13

Monopol-Empfangssignale 14Monopole receive signals 14

weitere Antennenanschlussstelle 15furtherantenna connection point 15

Satellitenempfänger 18Satellite receiver 18

terrestrischen Empfängers 19terrestrial receiver 19

Verstärker 20Amplifier 20

hochfrequente Trennung 21high-frequency separation 21

Diversityprozessor 22Diversity processor 22

Claims (14)

Translated fromGerman

Empfangsantennenanordnung (0) für Fahrzeuge für den GHz-Frequenzbereich, welche für denEmpfang von zirkular polarisierten Wellen oder/und vertikal polarisierten Wellen aus mehrerenAntennen mit Dipolcharakter kombiniert gebildet ist und die Ausdehnung dieserAntennenkombination in keiner Raumrichtung größer ist als 3/4 der Wellenlänge,
dadurch gekennzeichnet dass
zur Bildung einer Diversityfünktion mindestens eine Umschaltvorrichtung (2) vorhanden ist,welche derart ausgebildet ist, dass mindestens zwei diversitätsmäßig unterschiedliche, aus denvon den Antennen mit Dipolcharakter (3) empfangenen Signalen alternativ mindestens einerAntennenanschlussstelle für Diversityempfang (5) zum Zwecke der Auswahl eines günstigerenEmpfangssignals (4) bzw. mehrerer Empfangssignale (4) zugeleitet sind.Reception antenna arrangement (0) for vehicles for the GHz frequency range, which is formed for the reception of circularly polarized waves and / or vertically polarized waves of several antennas combined with Dipolcharakter and the extent of this antenna combination in any spatial direction is greater than 3/4 of the wavelength .
characterized in that
at least one switching device (2) is provided to form a diversity function, which is designed such that at least two diversity-different signals received from the antennas with dipole character (3) alternatively at least one antenna connection point for diversity reception (5) for the purpose of selecting a more favorable received signal (4) or multiple received signals (4) are supplied.Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 1, mit einer Empfangsantenne, welche z.B.nach den Erfordernissen nach dem digitalen Satellitenrundfunksystem SDARS für denköordinierten Empfang von zirkular polarisierten Satellitensignalen und von vertikalpolarisierten terrestrisch ausgestrahlten Signalen gestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
für den Empfang von zirkular polarisierten Satellitenfünksignalen zwei senkrecht zueinanderorientierte Antennen mit Dipolcharakter (D1, D2) vorhanden sind, deren azimutale Richtdiagrammeim Wesentlichen cosinusförmig sind und deren Dipol-Empfangssignale (13) mit 90Grad Phasenunterschied überlagert einem dem Satellitenempfang zugeordneten Satelliten-Anschlusstor(6) zugeführt sind und für den Empfang der terrestrisch ausgestrahlten Signale einevertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakter (M) vorhanden ist, deren Empfangssignal einemdem terrestrischen Empfang zugeordneten terrestrischem Anschlusstor (7) zugeführt ist und dasszur Bildung der Diversityfunktion die Signale an diesen Anschlusstoren (6) und (7) alternativder Antennenanschlussstelle (5) für Diversity-Empfang zugeleitet sind (Fig. 9).Receiving antenna arrangement (0) according to Claim 1, having a receiving antenna designed, for example, according to the requirements of the digital satellite broadcasting system SDARS for the co-ordinated reception of circularly polarized satellite signals and of vertically polarized terrestrial transmitted signals,
characterized in that
for the reception of circularly polarized satellite signals two perpendicularly oriented antennas with dipole character (D1, D2) are present whose azimuthal directional patterns are substantially cosinusoidal and their dipole received signals (13) with 90 degree phase difference superimposed on a satellite receiving port associated satellite ( 6) are supplied and for the reception of the terrestrial radiated signals, a vertically polarized antenna with dipole character (M) is present, the received signal is supplied to a terrestrial reception associated terrestrial Anschlusstor (7) and that the formation of the diversity function, the signals at these Anschlusstoren ( 6) and (7) are alternatively fed to the antenna terminal (5) for diversity reception (Figure 9).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden hinsichtlich ihrer azimutalen Richtdiagramme senkrecht zueinander orientiertenAntennen mit Dipolcharakter (D1, D2) im Wesentlichen als gleichartige Rahmenantennen (8)über einer leitenden, im Wesentlichen horizontal orientierten Grundfläche (9) gebildet sind undihre Rahmenflächen jeweils senkrecht zu dieser im Wesentlichen horizontal orientiertenleitenden Grundfläche (9) orientiert sind und beide Rahmenantennen symmetrisch zu einervertikalen Mittellinie (11) gestaltet sind und die vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakterals eine Antenne mit dem Charakter eines vertikalen Monopols über der horizontal orientiertenleitenden Grundfläche (9) gebildet ist (Fig. 9).Receiving antenna arrangement (0) according to claim 2,
characterized in that
the two with respect to their azimuthal directional diagrams are oriented perpendicular to each other antennas with Dipolcharakter (D1, D2) substantially as a similar frame antennas (8) over a conductive, substantially horizontally oriented base (9) and their frame surfaces each perpendicular to this oriented substantially horizontally conductive base (9) and both frame antennas are symmetrical about a vertical center line (11) and the vertically polarized dipole antenna is formed as a vertical monopole antenna over the horizontally oriented conductive base (9) (Fig. 9).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet, dass
beide im Wesentlichen als Rahmenantennen gestaltete Antennen mit Dipolcharakter (D1, D2)über einer leitenden, im Wesentlichen horizontal orientierten Grundfläche (9) gebildet sind undihre Rahmenflächen jeweils senkrecht zu dieser Grundfläche (9) orientiert und beideRahmenantennen symmetrisch zu einer vertikalen Mittellinie (11) gestaltet sind undsymmetrisch zur vertikalen Mittellinie (11) Trennstellen im Rahmenzug aufweisen, welche mitgeeigneten kapazitiven Blindelementen. belastet sind derart, dass beide Rahmenantennen dasgewünschte Vertikaldiagramm besitzen und die vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakterals eine Antenne mit dem Charakter eines vertikalen Monopols (M) über der im Wesentlichenhorizontal orientierten leitenden Grundfläche (9) gebildet ist (Fig. 5a, 5b, Fig. 10).Receiving antenna arrangement (0) according to claim 3
characterized in that
both dipole-shaped antennas (D1, D2) designed essentially as loop antennas are formed over a conductive, substantially horizontally oriented base surface (9) and their frame surfaces are oriented perpendicular to this base surface (9) and both frame antennas are symmetrical to a vertical center line (11 ) are designed and have symmetrical to the vertical center line (11) separation points in the Rahmenzug, which with suitable capacitive reactive elements. are loaded such that both loop antennas have the desired vertical diagram and the vertically polarized antenna with dipole character is formed as an antenna with the character of a vertical monopole (M) over the substantially horizontally oriented conductive base (9) (FIGS. 5a, 5b, FIG. Fig. 10).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden hinsichtlich ihrer azimutalen im Wesentlichen cosinusförmigen Richtdiagrammesenkrecht zueinander orientierten Antennen mit Dipolcharakter (D1, D2) durch im Wesentlichenhorizontal gekreuzte elektrische Dipole (10) über einer leitenden, im Wesentlichen horizontalorientierten Grundfläche (9) angeordnet sind und beide elektrische Dipole (10) symmetrisch zueiner vertikalen Mittellinie (11) gestaltet sind und die vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakterals eine Antenne mit dem Charakter einer vertikalen Monopolantenne (M) über der imWesentlichen horizontal orientierten leitenden Grundfläche (9) gebildet ist (Fig. 6a, 6b, Fig. 7a,7b, 7c).Receiving antenna arrangement (0) according to claim 2
characterized in that
the two are arranged with respect to their azimuthally substantially cosinusoidal directional patterns perpendicularly oriented antennas with dipole character (D1, D2) by substantially horizontally crossed electric dipoles (10) over a conductive, substantially horizontally oriented base (9) and both electric dipoles (10 ) are formed symmetrically with respect to a vertical center line (11) and the dipole-shaped vertically polarized antenna is formed as an antenna having the character of a vertical monopole antenna (M) over the substantially horizontally oriented conductive base (9) (Figs. 6a, 6b). Fig. 7a, 7b, 7c).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der beiden gekreuzten elektrischen Dipole (10) sowohl eine nennenswert horizontale alsauch eine von seinem Symmetriepunkt (S) ausgehend fallende, nennenswerte vertikaleAusdehnung - wie z.B. in Form des bekannten inverted V-Dipols (12) - besitzt (Fig.12).Receiving antenna arrangement (0) according to claim 5
characterized in that
each of the two crossed electric dipoles (10) has a noteworthy horizontal extent as well as a significant vertical extent falling from its point of symmetry (S), for example in the form of the known inverted V dipole (12) (FIG. 12).Empfangsantennenanordnung,(0) nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden hinsichtlich ihrer azimutalen, im Wesentlichen cosinusförmigen Richtdiagrammesenkrecht zueinander orientierten Antennen mit Dipolcharakter (D1, D2) durch zwei Paarejeweils an den Enden einer der Diagonalen eines auf einer im Wesentlichen horizontalorientierten Grundfläche (9) vorgegebenen Quadrats angeordneter senkrecht orientierterelektrischer Monopolantennen (M) gestaltet sind, wobei die Empfangsspannungen derMonopolantennen (M) jedes Paares durch Differenzbildung die Dipol-Empfangssignale (13) derbeiden Antennen mit Dipolcharakter (D1, D2) bilden und die vertikal polarisierte Antenne mitDipolcharakter als eine Antenne mit dem Charakter eines vertikalen Monopols (M) über derhorizontal orientierten leitenden Grundfläche (9) gebildet ist (Fig. 8a, 8b).Receiving antenna arrangement, (0) according to claim 2
characterized in that
the two with respect to their azimuthal, substantially cosinusoidal directional diagrams perpendicularly oriented antennas with dipole character (D1, D2) by two pairs each at the ends of one of the diagonals of a predetermined on a substantially horizontally oriented base (9) square arranged vertically oriented electric monopole antennas ( M), wherein the reception voltages of the monopole antennas (M) of each pair by subtraction form the dipole reception signals (13) of the two dipole antennas (D1, D2) and the dipole-type vertical polarized antenna as an antenna of vertical character Monopole (M) over the horizontally oriented conductive base (9) is formed (Fig. 8a, 8b).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet, dass
die vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakter (M) zur Wahrung der Symmetrie der Anordnungaus der Summe der Monopol-Empfangssignale (14) aller vier Monopolantennen gebildetist.Receiving antenna arrangement (0) according to claim 7
characterized in that
the vertically polarized antenna with dipole character (M) to maintain the symmetry of the arrangement of the sum of the monopole received signals (14) of all four monopole antennas is formed.Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 2 bis 8, die für den koordinierten Empfang vonzirkular polarisierten Satellitensignalen und von vertikal polarisierten terrestrisch ausgestrahltenSignalen an einen Satellitenempfänger (18) und an einen terrestrischen Empfänger (19) angeschlossenist
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antennenanschlussstelle für Diversity-Empfang (5) mit dem Eingang des Satellitenempfängers(18) verbunden ist und in diesem Empfänger ein Diversityprozessor (21) zur Ansteuerung der Umschaltvorrichtungen (2) vorhanden ist mit dem Ziel, das jeweils aktuell günstigereEmpfangssignal (4) für den Satellitenempfänger (18) auszuwählen und das terrestrischeAnschlusstor (7) zusätzlich mit dem Eingang des terrestrischen Empfängers (19) verbunden ist.A receive antenna array (0) as claimed in any of claims 2 to 8 connected to a satellite receiver (18) and a terrestrial receiver (19) for coordinated reception of circularly polarized satellite signals and vertically polarized terrestrial broadcast signals
characterized in that
the antenna connection point for diversity reception (5) to the input of the satellite receiver (18) is connected and in this receiver, a diversity processor (21) for controlling the switching devices (2) is provided with the aim of each currently more favorable received signal (4) for to select the satellite receiver (18) and the terrestrial Anschlusstor (7) is additionally connected to the input of the terrestrial receiver (19).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 2 bis 8, die für den koordinierten Empfang vonzirkular polarisierten Satellitensignalen und von vertikal polarisierten terrestrisch ausgestrahltenSignalen an einen Satellitenempfänger (18) und an einen terrestrischen Empfänger (19)angeschlossen ist
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antennenanschlussstelle für Diversity-Empfang (5) mit dem Eingang des terrestrischen Empfängers(19) verbunden ist und in diesem Empfänger ein Diversityprozessor (21) zur Ansteuerungder Umschaltvorrichtungen (2) vorhanden ist mit dem Ziel, das jeweils aktuell günstigereEmpfangssignal (4) für den terrestrischen Empfänger (19) auszuwählen und das Satelliten-Anschlusstor(6) zusätzlich mit dem Eingang des Satellitenempfängers (18) verbunden ist.A receive antenna array (0) as claimed in any of claims 2 to 8 connected to a satellite receiver (18) and a terrestrial receiver (19) for coordinated reception of circularly polarized satellite signals and vertically polarized terrestrial broadcast signals
characterized in that
the antenna connection point for diversity reception (5) is connected to the input of the terrestrial receiver (19) and in this receiver a diversity processor (21) for controlling the switching devices (2) is present with the aim of obtaining the currently more favorable received signal (4) for the terrestrial receiver (19) and the satellite connection port (6) is additionally connected to the input of the satellite receiver (18).Empfangsantennenanordnung (0)nach Anspruch 2 bis 9
dadurch gekennzeichnet, dass
eine erste Umschaltvorrichtung (2a) zur diversitätsmäßigen Auswahl des günstigeren Empfangssignals(4) für einen Satellitenempfänger und eine zweite Umschaltvorrichtung (2b) zur diversitätsmäßigenAuswahl des günstigeren Empfangssignals (4) für einen terrestrischen Empfängervorhanden und diese derart gestaltet sind, dass jeder eingangsseitig sowohl das Empfangssignalam Satelliten-Anschlusstor (6) als auch das Empfangssignal am terrestrischen Anschlusstor (7)zugeführt ist und an deren Ausgang jeweils eine Antennenanschlussstelle für Diversity-Empfang(5) vorhanden ist, von denen die eine mit dem Eingang des Satellitenempfängers (18) und dieandere mit dem Eingang des terrestrischen Empfängers (19) verbunden ist und beide Empfängerje einen Diversityprozessor (21) zur Ansteuerung der beiden Umschaltvorrichtungen (2a, b)enthalten, mit dem Ziel, das jeweils aktuell günstigere Empfangssignal (4) für denentsprechenden Empfänger auszuwählen (Fig. 15).Receiving antenna arrangement (0) according to claims 2 to 9
characterized in that
a first switching device (2a) for diversity selection of the cheaper received signal (4) for a satellite receiver and a second switching device (2b) for diversity selection of the cheaper received signal (4) for a terrestrial receiver available and they are designed such that each input both the Receiving signal at the satellite connection port (6) and the received signal at the terrestrial Anschlusstor (7) is fed and at whose output in each case an antenna connection point for diversity reception (5) is present, of which one with the input of the satellite receiver (18) and the other is connected to the input of the terrestrial receiver (19) and both receivers each contain a diversity processor (21) for controlling the two switching devices (2a, b), with the aim of providing the currently more favorable received signal (4) for the corresponding receiver to select (Fig. 15).Empfangsantennenanordnung (0) nach den Ansprüchen 1 bis 11
dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von zusätzlichen diversitätsmäßig unabhängigen Empfangssignalen mindestens eineweitere Umschaltvorrichtung (2) vorhanden ist, welche derart gestaltet und in die Empfangsantennenanordnung(0) eingebracht ist, dass die Überlagerung der Dipol-Empfangssignale (13)mit 90 Grad Phasenunterschied durch Umschaltung unterbrochen ist und mindestens eines derDipol-Empfangssignale (13) an einem gesonderten Dipolausgang (A1 bzw. A2) durch anwählbareUmschaltung alternativ gegeben ist (Fig. 10).Receiving antenna arrangement (0) according to claims 1 to 11
characterized in that for the formation of additional diversity-independent reception signals at least one further switching device (2) is provided, which is designed and introduced into the receiving antenna arrangement (0) that the superposition of the dipole received signals (13) with 90 degrees phase difference by switching is interrupted and at least one of the dipole receive signals (13) at a separate dipole output (A1 or A2) by selectable switching is alternatively given (Fig. 10).Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 12, jedoch für den ausschließlichen Empfangvon zirkular polarisierten Satellitensignalen
dadurch gekennzeichnet, dass
keine gesonderte vertikal polarisierte Antenne mit Dipolcharakter (M) vorhanden ist und dasszur Bildung von diversitätsmäßig unabhängigen Empfangssignalen eine erste Umschaltvorrichtung(2a) derart vorhanden und in die Empfangsantennenanordnung (0) eingebracht ist,dass bei Unterbrechung der Überlagerung der Dipol-Empfangssignale (13) mit 90 GradPhasenunterschied durch Umschaltung eines der Dipol-Empfangssignale (13) an einemgesondertenDipolausgang (z.B. A1) alternativ gegeben ist und somit in diesem Schaltzustandam Satelliten-Anschlusstor (6) die Dipol-Empfangssignale (13) des anderen Dipols gegeben sindund eine zweite Umschaltvorrichtung (2b) vorhanden ist, welcher eingangsseitig die Signale desgesonderten Dipolausgangs ( z.B. A1) und des Satelliten-Anschlusstors (6) zugeführt sind undan deren Ausgang die Antennenanschlussstelle für Diversity-Empfang (5) gestaltet ist, so dassdort durch koordiniertes Umschalten der ersten und zweiten Umschaltvorrichtung (2a, 2b)sowohl die diversitätsmäßig unterschiedlichen Dipol-Empfangssignale (13) als auch die zirkularpolarisierten Satellitensignale in der für diese vorgesehe Weise alternativ gegeben sind.Receiving antenna arrangement (0) according to claim 12, but for the exclusive reception of circularly polarized satellite signals
characterized in that
no separate vertically polarized antenna with dipole character (M) is present and that for the formation of diversity-independent receive signals, a first switching device (2a) is present and introduced into the receiving antenna arrangement (0) that when interrupting the superposition of the dipole received signals (13) with 90 degrees phase difference by switching one of the dipole received signals (13) at a separate dipole output (eg A1) is given alternatively and thus in this switching state at the satellite port gate (6) the dipole received signals (13) of the other dipole are given and a second switching device (2b) is present, which the input side, the signals of the separate Dipolausgangs (eg A1) and the satellite Anschlusstors (6) are supplied and at the output of the antenna connection point for diversity reception (5) is designed so that there by coordinated Switching the first and second switching device (2a, 2b) both the diversity-different dipole received signals (13) and the circularly polarized satellite signals are given in the manner foreseen for this alternative.Empfangsantennenanordnung (0) nach Anspruch 1 bis 13
dadurch gekennzeichnet,dass in den Umschaltvomchtungen (2) Verstärkeranordnungen (20) mit kleinem Eigenrauschen(LNA) vorhanden sind, durch welche auf an sich bekannte Weise sichergestellt ist, dass die anden einzelnen Toren auftretenden Impedanz- und Belastungszustände die Empfangssignale nichtbeeinträchtigen sowie die Leistungsteilung unbeschadet ermöglicht ist und die für dieUmschaltvorgänge selbst benötigten Sperr- und Durchlasselemente durch steuerbare Diodenrealisiert sind (Fig. 4b, Fig. 15).Receiving antenna arrangement (0) according to claims 1 to 13
characterized in that in the Umschaltvomchtungen (2) amplifier arrangements (20) with low intrinsic noise (LNA) are present, which is ensured in a known manner that the impedance and load conditions occurring at the individual gates do not affect the received signals and the Power division is possible without damage and the blocking and passage elements required for the switching operations are realized by controllable diodes (Fig. 4b, Fig. 15).

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